مدل‌سازی سینتیکی و بهینه‌سازی فرآیند استخراج اسانس بیدمشک (salix aegyptiaca l.) با استفاده از تقطیر آبی با کمک فراصوت

هدف از پژوهش حاضر، مدل‌سازی و بهینه‌سازی فرایند استخراج اسانس بیدمشک (salix aegyptiaca l.) با روش تقطیر آبی با کمک فراصوت و مقایسه آن با اسانس به دست آمده با روش‌تقطیر آبی بود. به‌منظور به حداکثر رساندن بازده استخراج، محتوای ‌فنولی‌کل و ic50، زمان فراصوت (45-15 دقیقه)، توان فراصوت (500-100 وات) و نسبت آب به گیاه (10-3 (حجمی/وزنی)) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که اثرات زمان و توان فراصوت بر بازده استخراج، محتوای فنولی کل و ic50 اسانس معنی دار بود (0.05˂p). اگرچه افزایش نسبت آب به گیاه به‌طور معنی‌داری منجر به بازده استخراج بیشتر گردید (0.05˂p)؛ با این‌حال، این متغیر تاثیر معنی‌داری بر محتوای ‌فنولی‌کل و ic50 نداشت (0.05˃p). متغیرهای بهینه‌شده زمان فراصوت، توان فراصوت و نسبت آب به گیاه به‌ترتیب برابر 39 دقیقه، 189 وات و 6.8 (وزنی/حجمی) بود. در شرایط بهینه، از هر دو روش تقطیر آبی و تقطیر آبی با کمک فراصوت برای استخراج اسانس استفاده شد. بازده استخراج تقطیر آبی با کمک فراصوت (0.009 ±0.108 درصد) به‌طور معنی‌داری بالاتر از روش تقطیر آبی (0.109 ±0.081 درصد) بود (0.05˂p). در مقایسه با تقطیر آبی، روش تقطیر آبی با کمک فراصوت منجر به زمان استخراج کوتاه‌تر، مصرف انرژی کمتر، خاصیت ضداکسایشی بالاتر و بازده استخراج بالاتر گردید. خصوصیات فیزیکی اسانس روش‌های تقطیر آبی و تقطیر آبی با کمک فراصوت تفاوت معنی‌داری نداشت (0.05˃p). در میان چهار مدل سینتیکی، مدل سیگموئیدی بهترین مدل انتخاب گردید که می‌تواند برای مدل‌سازی سینتیک استخراج اسانس توسط روش‌های تقطیر آبی و تقطیر آبی با کمک فراصوت مورد استفاده قرار گیرد.

Kinetic modeling and optimization of musk willow (Salix aegyptiaca L.) essential oil extraction process of using ultrasound assisted hydrodistillation

The aim of the present research was modeling and optimizing the ultrasoundassisted hydrodistillation (USHD) of essential oil extraction process and comparing the effects of hydrodistillation (HD) and USHD techniques on the musk willow (Salix aegyptiaca L.) essential oil. Sonication time (1545 min), ultrasound power level (100500 W) and water to plant ratio (310 (v/w)) were varied in order to maximize S. aegyptiaca L.essential oil yield, total phenolic content (TPC) and IC50. The effect of sonication time and sound power levels on the essential oil yield, TPC and IC50 was significant at the 5% level. Although increasing water to plant ratio parameter significantly resulted in a higher yield (p<0.05), however, this parameter no significant effect the TPC and IC50 (p>0.05). The optimum parameters were sonication time of 39 min, sound power levels of 189 w, and water to plant ratio of 6.8 V/W. Under optimum conditions, both USHD and HD methods were used for essential oil extraction. USHD showed a significantly higher amount of extraction yield (0.108 ±0.009% (v/w)) compared to the HD (0.081 ±0.01% (v/w)) (p<0.05). Compared to the HD extraction, the USHD resulted in a shorter extraction time, less energy consumption, higher antioxidant properties and a higher extraction yield. Physical properties of OAHD and HD essential oils were not significantly different (p>0.05). Among the four kinetics models, the sigmoid model was shown to be the best one. This model can be used for modeling the kinetics of essential oil extraction by both HD and USHD.